qua trinh cracking

Hóa Học Dầu Mỏ - Nhóm 5 Quá Trình Cracking

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT

NAM

QUÁ TRÌNH CRACKING

CBHD : TS. Bùi Thu HoàiLớp : K1 - Lọc Hóa DầuThực Hiện : Nhóm 5


TÓM TẮT NỘI DUNG

2

Giới Thiệu Chung Về Cracking

IV

III

II

I

Cracking Nhiệt

Cracking Xúc Tác

Hydrocracking


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CRACKING

Cracking là gì?

Tại sao phải Cracking?

Áp dụng chủ yếu cho cái gì?

Dựa trên những cơ chế nào?

3

Phương pháp cracking và công nghệ cracking có vai trò rất quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc trong lĩnh vực lọc hoá dầu!

Vậy...


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CRACKING

4

Các Phân Đoạn

Khí

Xăng

Kerosen

Gasoil nhẹ

Gudron (Cặn dầu mỏ)

Gasoil nặngCracking

Nhiệt

Cracking Xúc Tác

Sản phẩm có chỉ số octan cao hơn


CÁC PHẢN ỨNG CRACKING

5



6



7

Hóa Học Dầu Mỏ - Nhóm 5 Quá Trình Cracking 8

CRACKING NHIỆT

1. Khái NiệmLà quá trình phân hủy dưới tác dụng của …Với điều kiện…. Thu hồi: xăng từ phần nặng, olefin..Nguyên liệu chủ yếu: Gasoil nặng, Mazut

Nhiệt độ:470 đến 540 oC

Khí, xăng và một số olefin

Áp suất 20 đến 27

atm

Sản phẩm

Gasoil nặng, Cặn Mazut


2. Xăng Cracking Nhiệt

9

Loại Xăng Olefin Aren Naphten Parafin1. Xăng chưng cất trực tiếp (Vùng Tacta)2. Xăng Cracking nhiệt từ mazut3. Xăng Cracking nhiệt từ gasoil4. Xăng reforming nhiêt

25 – 3540 – 4519 – 20

1212 – 1718 – 2014 – 16

265 – 8

15 – 2027 - 32

6240 – 4520 – 2533 – 37

Thành phần của một số loại xăng (% trọng lượng)

Các đặc điểm chính của xăng Cracking nhiệt.Trị số octan

- Khoảng (60-68) cao hơn so với xăng chưng cất (30-60).- Chưa đạt chuẩn của xăng thường:70

Chứa nhiều Olefin

- Độ bền kém- Dễ ngưng tụ- Cháy không hoàn toàn trong xy-lanh.

Lượng S cao

0,5 đến 1,2 %Gấp 5 lần xăng ôtô.

Chưa đảm bảo chất lượng cho động cơ xăng

Ổn định bằng hydro hoặc reforming

CRACKING NHIỆT


3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

a) Nguyên liệu

10

CRACKING NHIỆT

Khí

Xăng

Kerosen

Gasoil nhẹ

Gudron (Cặn dầu mỏ)

Gasoil nặngGiới Hạn Sôi Cao

Độ Bền Nhiệt Kém

Dễ Bị Phân Hủy

Hiệu Suất CRK Cao

Càng Nặng

CRK tiêu càng tốn ít nhiệt năng.

Các Phân Đoạn


b) Nhiệt độ, áp suất Nhiệt độ vừa phải => cấu trúc ít biến đổi.

Áp suất ít ảnh hưởng khi CRK nguyên liệu nặng trong pha lỏng.

Áp suất và nhiệt độ đều cao => ưu thế cắt ở cuối mạch

=> tăng hiệu suất tạo khí, sản phẩm lỏng giảm.

Chỉ có áp suất cao => ưu thế cắt ở giữa mạch

=> tăng hiệu suất tạo sản phẩm lỏng.

11

CRACKING NHIỆT


Nhiệt Độ(oC)

Độ Chuyển Hóa (%)

Hiệu suất phản ứng (% khối lượng) Tỷ lệPhân hủy/ Trùng hợp

Sản phẩm phân hủy (xăng khí)

Sản phẩm trùng hợp

425 50,8 72,4 27,6 2,26

400 53,5 62,2 37,8 1,65

375 52,2 55 44,2 1,26

12

c) Thời gian lưu

Cracking nhiệt n-C

16H34

Thời gian lưu càng lâu thì sản phẩm càng dễ tạo ngưng tụ, dẫn đến hiệu suất tạo sản phẩm xăng và khí giảm.

Nhiệt độ tăng

Hiệu suất ít thay đổi

SP phân hủy tăng

SP trùng hợp giảm

Cần duy trì nhiệt độ tối ưu và thời gian lưu ngắn để đạt hiệu suất tốt.

CRACKING NHIỆT


CRACKING NHIỆT

4. Cơ chế Phản ứng Cracking nhiệt xảy ra theo cơ chế gốc tự do Các Hydrocacbon tham gia phản ứng Cracking như sau:

• Parafin: CnH2n+2 CmH2m+2 + CpH2p

• Olefin CnH2n CmH2m + CpH2p

• Alkyl thơm C6H5-C2H5 C6H6 + C2H4

• Xycloparafin CnH2n CmH2m + CpH2p

Cracking n-parafin cơ chế xảy ra như sau:• R-CH2-CH2-CH2-CH3 R-CH2-CH2

+ CH2-CH3

• R-CH2-CH2 R + CH2=CH2

• CH2-CH3 H + CH2=CH2

• CH3-CH2-CH2 CH3

+ CH2=CH2

13

CRK nhiệt tạo ra lượng lớn Etylen, sản phẩm ít nhánh, khó tạo vòng

Xăng thu được từ quá trình CRK nhiệt có trị số octan thấp.


Mục đích Nguyên

liệu

Sản phẩm

Xúc tác cho quá trìnhCơ chế

phản ưng

Các phản ứng phụ

Các yếu tố ảnh hưởng

Sự tiến bộ của quá trình CX

Cracking Xúc Tác

CRACKING XÚC TÁC


Cracking xúc tác là quá trình biến đổi hợp chất

hydrocarbon (các phân đoạn dầu mỏ) có nhiệt độ cao

(phân tử lượng lớn) thành các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp

hơn (các cấu tử xăng chất lượng cao, gasoil nhẹ, gasoil

nặng…).

Phản ứng xảy ra khi có xúc tác, trong điều kiện áp suất

thấp, nhiệt độ khoảng 500 oC, thúc đẩy các phản ứng

chọn lọc trong công nghệ chế biến dầu mỏ.

15

CRACKING XÚC TÁC

1. Mục đích

a) Mục đích của phản ứng CRK xúc tác


Làm giảm năng lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng.

Làm giảm nhiệt độ cần thiết của phản ứng.

Tăng tính chất chọn lọc.

Là quá trình chủ yếu để sản xuất xăng cho ôtô, một số ít

cho xăng máy bay và là quá trình rất quan trọng trong

nhà máy lọc - hóa dầu.

16

CRACKING XÚC TÁC

b) Mục đích của chất xúc tác


Nhóm nguyên liệu nhẹ, phân đoạn kerosen - xôla

Ts = 260 - 380 oCd = 0,83 - 0,86

M = 190 - 220 đvC

Nguyên liệu tốt cho sx xăng máy bay

Phân đoạn kerosen – xôla nặng, thu được từ chưng cất trực tiếp là tốt nhất và chủ yếu cho cracking xúc tác, cho hiệu suất xăng cao, ít tạo cốc nên thời gian làm việc của xúc tác dài.

2. Nguyên liệu

CRACKING XÚC TÁC


Sản phẩmSản phẩm khí Cracking xúc tác

Xăng Cracking xúc tác

Sản phẩm gasoil nhẹ

Sản phẩm gasoil nặng

18

Hiệu suất và đặc tính sản phẩm phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, chất lượng xúc tác và chế độ công nghệ.

Sản phẩm chính là xăng, còn có một số sản phẩm phụ như khí, gasoil nhẹ, gasoil nặng.

CRACKING XÚC TÁC

3. Sản Phẩm


a) Sản phẩm khí cracking xúc tác Hiệu suất sản phẩm khí thường chiếm khoảng 10 – 15%, tùy

thuộc vào điều kiện cracking:

• Điều kiện cứng: nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số

tuần hoàn lớn → hiệu suất lớn

• Điều kiện mềm: hiệu suất thấp

Nguyên liệu có hàm lượng S, N cao thì khí cracking xúc tác

chứa nhiều H2S và NH3

19

CRACKING XÚC TÁC


Cấu tửHiệu suất (%)

Khi dùng nguyên liệu nhẹ Khi dùng nguyên liệu nặng

H2

CH4

C2H6

C2H4

C3H8

C3H6

n-C4H10

iso-C4H10

n-C4H8

iso-C4H8

n-C5H12

iso-C5H12

Anilen

0,83,22,40,2511,7

10,755,3623,4121

6,315,77,2

6,65777

10,8513,37,75

19,7511,53,65

18,5518,5518,55

Tổng 100 100

20

Sự phụ thuộc của thành phần khí cracking xúc tác vào nguyên liệu

CRACKING XÚC TÁC


Ứng dụng của khí cracking xúc tác:

Sản phẩm khí propan - propen: nguyên liệu cho quá

trình polymer hóa và sản xuất các chất hoạt động bề mặt.

Phân đoạn khí propan - propen, butan - buten: nguyên

liệu cho khí hóa lỏng LPG, alkyl hóa (tăng chỉ số octan

cho xăng), khí đốt dân dụng và nguyên liệu cho tổng

hợp hóa dầu.

21

CRACKING XÚC TÁC


b) Xăng cracking xúc tác Là sản phẩm chính của quá trình Cracking xúc tác.

Hiệu suất thường khoảng 30 – 35%, phụ thuộc vào chất lượng

nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ.

Nguyên liệu nhiều naphten, thu được xăng chất lượng cao.

Nguyên liệu nhiều parafin, xăng thu được có trị số octan thấp.

Nguyên liệu có nhiều S, xăng cũng chứa nhiều lưu huỳnh.

22

CRACKING XÚC TÁC


Xăng cracking xúc tác có đặc trưng:

Tỷ trọng: 0,72 – 0,77 Trị số octan 87 – 91 (theo RON) Thành phần: 9 – 10% olefin, 20 – 30% aren, còn lại là

naphten và iso-parafin.

Dùng làm xăng máy bay hoặc ôtô.

Để tăng trị số octan cho xăng cracking xúc tác, người ta pha

thêm nước chì (TEL).

Ví dụ: xăng xe máy thường pha thêm 2,5 – 3,3g TEL/1 kg

xăng và trị số octan thường tăng 10 -16 đơn vị.

23

CRACKING XÚC TÁC


c) Sản phẩm gasoil nhẹ Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ thu được trong cracking xúc tác, có

Ts = 175 – 350 oC. Có trị số xetan thấp hơn so với nhiện liệu

diesel.

Với nguyên liệu là phân đoạn xôla từ dầu họ parafinic thì có thể

thu được gasoil nhẹ có trị số xetan tương đối cao (45 – 46).

Ngược lại, với nguyện liệu chứa nhiều HC thơm, naphten thì có

trị số xetan thấp (25 – 35).

Thường được dùng làm nhiên liệu diesel, nguyên liệu làm tăng

chất lượng dầu mazut.

24

CRACKING XÚC TÁC


Chất lượng gasoil nhẹ còn phụ thuộc vào chất lượng xúc tác và

chế độ công nghệ:

Cracking xúc tác ở điều kiện cứng: hiệu suất và chất lượng

gasoil nhẹ thấp.

Cracking xúc tác ở điều kiện mềm: hiệu suất và chất lượng

gasoil cao.

Đặc tính của gasoil nhẹ thu được:

Tỷ trọng: 0,83 – 0,94.

Thành phần: 1,7-2,4% S, 30-50% HC thơm và còn lại là

parafin và naphten.

25

CRACKING XÚC TÁC


d) Sản phẩm gasoil nặng: Là phần cặn còn lại của quá trình Cracking xúc tác.

Có Ts > 350 oC và d20 = 0,89 – 0,99.

Sản phấm chứa một lượng chất cơ học lớn, hàm lượng S cao

hơn nguyên liệu khoảng 1,5 lần.

Được dùng làm nguyên liệu cho cracking nhiệt, cốc hóa, nhiên

liệu lò đốt, sản xuất bồ hóng hoặc tái cracking.

26

CRACKING XÚC TÁC


Nhôm triclorua AlCl3

Zeolite

Aluminosilicat chứa zeolite

CRACKING XÚC TÁC

4. Xúc Táca) Các Loại Xúc Tác


ƯU ĐIỂM

• PƯ ở nhiệt độ thấp (200-300oC)• Dễ chế tạo

28

CRACKING XÚC TÁC

Nhôm triclorua AlCl3

NHƯỢC ĐIỂM

• Bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon của nguyên liệu

• Điều kiện tiếp xúc không tốt• Hiệu suất thấp• Chất lượng xăng thấp


Ban đầu sử dụng đất sét bentonit nhưng có hiệu suất thấp

Sau đó, dùng xúc tác có hoạt tính cao hơn đó là zeolite

hoặc xúc tác aluminosilicat chứa zeolite

Ưu điểm:

Giảm được giá thành của xúc tác

Dễ tái sinh xúc tác

Quá trình đốt cháy cốc xảy ra thuận tiện và triệt để

Zeolite Y tạo ra ít cốc và hạn chế tăng cường quá

trình chuyển hóa hydrogen nên làm tăng chỉ số octan.29

CRACKING XÚC TÁC

Aluminosilicat vô định hình


Là loại khoáng sét tự nhiên hoặc tổng hợp

Thành phần: SiO2 (70-90%), Al2O3 (10-25%), bề mặt riêng

(300-500 m2/g). Ngoài ra còn có một số tạp chất khác.

Là các axit rắn thúc đẩy phản ứng xảy ra theo cơ chế ion

cacbonyl ứng dụng rộng rãi trong nhà máy lọc hóa dầu.

30

CRACKING XÚC TÁC


Được chế tạo dưới dạng hạt vi cầu với lớp giả sôi (FCC)

hoặc dạng cầu lớn cho thiết bị xúc tác chuyển động

(RCC)

31

CÁC LOẠI THƯỜNG DÙNG

Zeolit X,Y mao quản rộng dùng cho cracking phân đoạn rộng và nặng

Zeolit mao quản trung bình như ZSM 5,

ZSM11

CRACKING XÚC TÁC



Hoạt tính xúc tác phải cao

Độ chọn lọc phải cao

Độ ổn định cao

Bền cơ, bền nhiệt

Độ thuần nhất cao

Phải bền với tác nhận gây ngộ độc xúc tác

Có khả năng tái sinh

Phải dễ sản xuất và giá thành thấp

b) Yêu Cầu Của Xúc Tác

CRACKING XÚC TÁC


Nguyên nhân: sau 1 thời gian hoạt động bị mất hoạt tính

do cốc tạo thành bám dính trên bề mặt hoặc 1 số sản

phẩm phụ tạo polyme che phủ các tâm hoạt tính xúc tác

đốt cháy cốc bám trên bề mặt là bản chất của quá

trình tái sinh.

Cường độ cháy cốc biểu diễn khả năng tái sinh. Cường

độ cháy cốc càng cao thì quá trình xúc tác càng nhanh

Nhiệt độ đốt cháy cốc: 540 - 6800C.

c) Tái Sinh Xúc Tác

CRACKING XÚC TÁC


Xúc tác dạng bụi

• Kích thước: 1-80 µm

Xúc tác dạng vi

cầu

• Kích thước: 50-150 µm• Ít bị mài mòn nên xúc tác ít bị tổn hao hơn

Xúc tác dạng cầu

lớn

• Đườngkính hạt xúc tác:3-6 nm• Độ bền tốt,ít bị mài mòn,ít bị vỡ

Xúc tác dạng trụ

• Đường kính: 3-4mm, chiều cao: 3-5mm• Độ bền cơ học kém,dễ bị vỡ vụn làm tiêu hao xúc tác• Độ bền lớn nhất khi chiều cao hình trụ bằng đường kính

CRACKING XÚC TÁC

d) Các Dạng Hình Học Của Xúc Tác


Mạch dài Độ bền liên kết yếu Dễ cracking

CRACKING XÚC TÁC

5. Cơ Chế Phản Ứng


Cacbocation

3 giai đoạn

Phổ biến nhất

Giải thích theo cơ chế Cacbocation:

CRACKING XÚC TÁC


a) Cơ chế cacbocationGiai Đoạn 1: Tạo thành ion cacboni

Điện tích dương không bao giờ ở cacbon bậc 1Giai Đoạn 2: Biến đổi ion cacboni thành sản phẩm trung gian

Sự chuyển dời ion cacboni xác định bởi độ ổn định của các ion đó. (bậc 3 ổn định hơn bậc 2, và bậc 2 ổn định hơn bậc 1)

CRACKING XÚC TÁC


Giai Đoạn 3: Đứt mạch

Sự đứt mạch xảy ra ở vị trí β so với cacbon mang điện tích, để tạo thành một chất trung hòa và một ion cacboni mới có số C nhỏ hơn

CRACKING XÚC TÁC

a) Cơ chế cacbocation


b) Cơ chế tạo sản phẩm trung gian là vòng XyclopropanGiai Đoạn 1: Tạo ion cacboni và tạo sp trung gian là

xyclopropan

Giai Đoạn 2: Tạo sản phẩm (tương tự Giai đoạn 3 ở trên)

CRACKING XÚC TÁC


Một số lưu ý:

Khi cracking alkyl benzen: Nhóm metyl và etyl khó đứt ra khỏi nhân thơm. Đó là lí do vì sao xăng craking xúc tác có chứa rất nhiều hydrocacbon thơm có mạch nhánh ngắn.

Khi cracking xycloparafin: Sẽ thu được sản phẩm là vòng nhỏ hơn hoặc vòng chưa no.

CRACKING XÚC TÁC


a) Với nguyên liệu là Parafin Phân tử lượng của parafin càng thấp thì sự phân hủy xảy

ra càng kém.

Ngoài phản ứng chính là đứt mạch, còn kèm theo quá

trình dehydro hóa:

CRACKING XÚC TÁC

6. Các Phản Ứng Kèm Theo

C4H10

CH4 + C3H6

C2H6 + C2H4

C4H8 + H2

To, xt

Ví dụ:


b) Với nguyên liệu là Olefin: Phản ứng trùng hợp:

o CH3-CH2-CH=CH2 CH3-(CH2)5-CH=CH2

o CH2=CH2 + CH2=CH2

CH2=CH-CH2=CH2

CH2=CH-CH2=CH2 + H2

CRACKING XÚC TÁC


Phản ứng đồng phân hóa:

Olefin + H2 tạo thành parafin:

CH2=CH-CH2-CH3

R-CH=CH2 R-CH2-CH3

+ H2

CRACKING XÚC TÁC


-3H2

Phản ứng đóng vòng, sau đó có thể bị khử H2 thành Aren:

CRACKING XÚC TÁC

3 CH2=CH2 + 3H2


c) Với nguyên liệu là Naphten:

+ 3 H2

CRACKING XÚC TÁC

CH3

CH2-CH3

CH3

CH3


d) Với nguyên liệu là hydrocacbon thơm:

CRACKING XÚC TÁC

CH2-CH2-CH3

CH3

+ CH2=CH2

+ CH2-CH=CH2

C

CH3

CH3

C2H5

To, xt+ CH2=C-CH2-CH3

CH3

Phản ứng chính là Cracking

Mạch ankyl càng dài và độ phân nhánh càng nhiều thì việc khử gốc ankyl càng dễ vì liên kết đó kém bền.


Phản ứng kèm theo là phản ứng đồng phân hóa:

Hoặc phân bố lại:

48

CRACKING XÚC TÁC

CH3

CH3

To, xt

CH3

CH3

CH3

CH3

;

CH3

CH3

2To, xt

CH3CH3

CH3

+

CH3


Cũng có khả năng xảy ra theo phản ứng đóng vòng:

Ngoài ra còn xảy ra phản ứng ngưng tụ và tạo cốc

49

CRACKING XÚC TÁC

CH2-CH2-CH2-CH3

+ 5H2

CH2-CH2-CH2-CH3

To, xt

- H2 - H2


CRACKING XÚC TÁC

7. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng


CRACKING XÚC TÁC

8. Sự Tiến Bộ Của Cracking Xúc Tác


CRACKING XÚC TÁC

So Sánh Quá Trình Cracking Nhiệt Và Cracking Xúc Tác


CRACKING XÚC TÁC

So Sánh 2 Loại Xúc Tác


HYDROCRACKING

Giới Thiệu

Bản Chất Hóa Học

Xúc Tác

Cơ Chế Của Quá Trình Hydrocracking

Nguyên Liệu

Sản Phẩm Thu

54

1

2

3

4

5

6


Hydrocracking là quá trình bẻ gẫy mạch C-C có sự tham

gia của hydro, sản phẩm thu được hầu hết là các

hydrocacbon no

Quá trình hydrocracking là quá trình dùng xúc tác, áp

suất và nhiệt độ cao

55

HYDROCRACKING

1. Giới Thiệu


Ngoài xăng động cơ còn thu được các sản phẩm khác

như: Nhiên liệu điezen

Nhiên liệu phản lực

Phần cặn có thể sản xuất nhiên liệu đốt lò

Hàm lượng S trong sản phẩm thấp

Hàm lượng hydrocacbon thơm giảm

Hầu như không có benzen ( <1% )

56

HYDROCRACKING


Hydrocracking xúc tác đặc trưng bằng các phản ứng cắt

đứt liên kết C-C, có các loại chính:Cracking alkan thành phần tử nhỏ:

Hydrocracking alkyl thơm:

Khử vòng Naphten:

57

R-CH2-CH2-R’ + H2 RCH3 + R’CH3

H2C R

H2 R CH3

H2 C6H14

HYDROCRACKING

2. Bản Chất Hoá Học


Với các nguyên liệu nặng chứa nhiều vòng thơm, xảy ra p/ứ

điển hình là phân chia thành các vòng nhỏ, hoặc tạo mạch

nhánh, cấu trúc hở, là những cấu tử có trị số octan cao.

58

C6H13

C2H5

2H2C6H13

C2H5

4H2

C6H13 C2H5

C2H5

H2

C6H14

C2H5

HYDROCRACKING


Ngoài ra còn có các phản ứng làm bão hòa olefin và

aromatic, phản ứng hydrocracking làm sạch các chất S,

N, O trong nguyên liệu.

Là phản ứng tỏa nhiệt và hầu như không có sự thay đổi

thể tích, hiệu ứng nhiệt vào khoảng 0,55 – 1 kcal/ lít H2.

Tiến hành dưới áp suất hydro => no hóa các sản phẩm và

tránh ngưng tụ tạo cốc làm giảm hoạt tính xúc tác.

59

HYDROCRACKING


Bảng hiệu ứng nhiệt các phản ứng

60

Loại Phản ỨngNăng Lượng Hoạt Hóa Trung Bình

Kcal/mol Kcal/lít H2

A. Hydrocracking:Parafin

Naphten

Aromat

A. Hydro hóa:Olefin

Aromat

RH H2 R'H R''H

CnH2n H2 CnH2n+2

H2

R

RH

H2

R

RH

3H2

R R

11 ÷ 14

10 ÷ 12

10 ÷ 11 0.45 ÷ 0.49

27 ÷ 31

48 ÷ 52

1.2 ÷ 1.4

0.71 ÷ 0.77

0.45 ÷ 0.54

0.49 ÷ 0.625

HYDROCRACKING


•Dùng W/ đất sét

•Ưu: hoạt tính tốt, sử dụng hiệu quả

•Nhược: Nhanh mất hoạt tính khi có các chất Nitơ

Đầu tiên

•Hãng Esso chế tạo xúc tác sunfit W/đất sét có bổ sung HF

1937

•Châu Âu dùng xúc tác 2 chức năng: hydro hóa và cracking ( Fe/đất sét có bổ sung HF)

•Ưu: Xăng có khả năng chống kích nổ cao

1939

•Ni, Pt, Pd mang trên aluminosilicat vô định hình hoặc oxyt nhôm, hoặc zeolit

•Ưu: Có hoạt tính cao, thời gian làm việc dài, dễ tái sinh

Ngày nay

HYDROCRACKING

3. Xúc Tác


Hoạt tính của một số xúc tác hydrocracking

62

Xúc tácHoạt độ (% thể tích) theo hiệu suất sản phẩm sôi đến 250oC

Ni (7%) trên đất sét + HF

NiS (7% Ni) trên đất sét + HF

NiS (6% Ni) trên Al2O3 – SiO2 tổng hợp

CoO (2% Co + 7% MoO3)

CoO (2% Co + 7% MoO3) trên Al2O3 + HF

Pt (0.21% Pt) trên SiO2 – Al2O3 tổng hợp

Pd (0.21% Pd) trên SiO2 – Al2O3 tổng hợp

Pd (0.5%) trên zeolit dạng axit

68

81

66

5

6

25

92

96

HYDROCRACKING


Theo cơ chế tương tự cracking xúc tác, theo cơ cấu ion cacboni

nhưng có những điểm khác biệt:

63

Sản phẩm khí chứa rất ít CH4 và C2H6, chỉ có C3H8 và C4H10, không có olefin, giàu izo-butan.

Trên xúc tác, olefin và các sản phẩm cracking bị hydro hóa => tránh hiện tượng tạo cặn, nhựa và cốc.

Hydrocacbon thơm bị hydro hóa đến naphten tương ứng => dễ bị cracking hơn => xăng có trị số octan giảm.

Alkyl benzen bị hydro hóa thành naphten tương ứng => trị số octan thấp hơn alkyl benzene.

Xăng thường phải pha thêm phụ gia hoặc phải qua chế biến reforming để được xăng tốt hơn

1

2

4

3

4. Cơ Chế Quá Trình Hydrocracking

HYDROCRACKING


Cơ chế phản ứng:

R-CH2-CH3 R-C+H R-CH3 + CH4

CH2=CH-CH3 CH3-C+H-CH3 CH3-CH3 + CH4

R-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 R-CH=CH-CH2-CH2-CH3

R-C+H-CH2-CH2-CH2-CH3 R-C+-CH2 CH2-CH3

R-CH-CH3 + CH3-CH3

A(H+)

-H2

CH3

+3/2 H2

A(H+) +3/2 H2

M

-H2

A(H+) chuyển vị

CH3

+H2

đức mạch

HYDROCRACKING


Từ nguyên liệu đầu là mạch thẳng đã biến đổi thành các

cấu tử nhỏ, có cấu trúc mạch nhánh tăng trị số octan

của xăng

Trị số octan của xăng hydrocracking kém hơn xăng

cracking xúc tác do các sản phẩm thu được là no

65

HYDROCRACKING


Có thể chọn nguyên liệu cho quá trình hydrocracking là phân đoạn

rộng, từ xăng nặng tới cặn dầu nặng, các nguyên liệu đầu có nhiệt

độ sôi cao hơn so với nguyên liệu trong cracking xúc tác.

66

Phần cất ligroin Nhiều sản phẩm khí

Gasoil nhẹ Nhiều xăng

Phần cất chân không Nhiên liệu phản lực

Phần cất cặn Nhiên liệu nồi hơi

HYDROCRACKING

5. Nguyên Liệu


Nguyên liệu nhiều lưu huỳnh dễ cracking hơn so với dầu ít lưu

huỳnh.

Có thể thực hiện với phần cặn nặng nhất, phần cặn này chứa nhiều

hydrocacbon thơm đa vòng, trong điều kiện có mặt của hydro =>

hydro hóa tạo vòng no => bị phá vòng tạo hydrocacbon nhẹ hơn

=> Hạn chế được quá trình tạo cốc và tránh sự mất hoạt tính của

xúc tác.

Các nguyên liệu xấu, chứa S, N, O cũng có thể bị hydro hóa.

Quá trình hydrocracking là quá trình linh hoạt nhất, sử dụng bất cứ

dạng nguyên liệu nào, kể cả nguyên liệu cặn của dầu naphteno-

aromatic chứa nhiều nhựa và asphanten.

67

HYDROCRACKING


Mục đích: thu xăng có chất lượng cao từ phần cặn nặng

Ngoài sản phẩm chính là xăng còn thu được sản phẩm khác tùy

thuộc vào nguồn nguyên liệu đầu, xúc tác, chế độ công nghệ.

68

Nguyên liệu Sản phẩmKerosen, dầu hỏaDiezen chưng cất trựcGasoil cất khí quyểnGasoil cất chân khôngFCC LCOFCC HCOPhần cốc nhẹ

XăngXăng, nhiên liệu phản lựcXăng, nhiên liệu phản lực, diezen Xăng, nhiên liệu phản lực, diezen, dầu nhờnXăngXăng, sản phẩm ngưng tụXăng, sản phẩm ngưng tụ

6. Sản Phẩm Thu

HYDROCRACKING


THANK FOR YOUR ATTENTION :”>

Documents

qua trinh cracking